1. Введение

Плазменная обработка поверхности широко используется для улучшения смачивающих свойств, адгезии и поверхностных свойств различных материалов, включая пластмассы, полупроводники, автомобильные детали и медицинское оборудование и другие отрасли промышленности. Традиционно,измерение водного контактаЭто основной метод оценки эффекта плазменной активации. Методологические предположенияПоверхностное натяжение воды остается неизменным.Изменение свободной энергии твердой поверхности выводится путем изменения угла контакта.

Однако недавние исследования показывают,Плазменная поверхность может выделять растворимые побочные продуктыТаким образом,Изменить поверхностное натяжение самой воды. Это может привести к вводу в заблуждение результатов измерений угла контакта,псевдоактивацияТо есть снижение щупальца не означает увеличения свободной энергии твердой поверхности, а связано с изменением поверхностного натяжения воды.

В этой статье рассматриваются ограничения традиционных методов оценки обработки плазменных поверхностей, анализируется механизм псевдоактивации и предлагается сочетаниеВильгельмский методиизмерение водного контакта的Систематический метод представленияДля достижения более точной оценки поверхности.

2. Традиционные принципы поверхностной активации плазмы

2.1 Механизм обработки плазменной поверхности

Обработка поверхностей плазмыФизические и химические эффектыИзменение поверхности материала, основные механизмы которого включают:

1. Функционализация поверхности

• Ввод плазмы на поверхность материалаПолярная функциональная группа（–OH、–COOH、–C=O）， Увеличение поверхностной свободной энергии, повышение гидрофильности.

2. Очистка поверхности

• Плазма удаляет органические загрязнители и углеводороды, делая поверхность более чистой и активной.

3. Микроструктурная модификация

• Благодаря плазменному травлению на поверхности образуется грубая структура микронанометрового уровня, которая повышает смачиваемость и адгезию.

2.2 Ограничения традиционных измерений водного контакта

Традиционно оценка эффекта плазменной активации зависит отизмерение водного контактаИ основывается на следующих предположениях:

• Уменьшение угла контакта→ Думайте, что поверхностная свобода может быть увеличена, а смачиваемость улучшена.

• Угол контакта остается неизменным или повышается.Считать плазменную обработку неэффективной или ограниченной.

Однако этот методПредположим, что поверхностное натяжение воды не меняется.Но если после плазменной обработкиИзменилось поверхностное натяжение воды.Изменение угла контакта может не отражать свойства твердой поверхности.

3. Феномен псевдоактивации

3.1 Определение псевдоактивации

Феномен псевдоактивации означает:Углы соприкосновения воды после плазменной обработки уменьшаются, но не потому, что свободная энергия твердой поверхности увеличивается, а потому, что растворимые побочные продукты, высвобождаемые поверхностью, уменьшают поверхностное натяжение водыА.

3.2 Возможные причины псевдоактивации

Основными факторами псевдоактивации являются:

1. Маломолекулярное осаждение побочных продуктов

• Формирование плазменной реакцииОкисление, разложение или разрушение мелких молекулярных соединенийРастворить в воде и изменить ее поверхностное натяжение.

2. Перераспределение поверхностных загрязнителей

• Плазма может неэффективныйУдалите загрязняющие вещества, но перераспределите их, чтобы изменить поведение интерфейса жидкого закрепления.

3. химическая реакция на твердых и жидких поверхностях

• Некоторые плазменные модифицированные поверхности могут катализировать изменения физико - химических свойств воды, которые влияют на поверхностное натяжение.

3.3 Экспериментальные доказательства псевдоактивации

Тематический анализ: обработанный плазмой полиэтилен (ПЭ)

• Перед обработкой, PEУгол воды около 90°.. После плазменной обработки, как правило, падает до50° - 60°А.

• Однако в некоторых случаях угол соприкосновенияАномальное снижение до 10° - 20°Это значительно ниже нормального диапазона.

• Измерение поверхностного натяжения воды методом WilhelmyПоверхностное натяжение воды снизилось с 70 до 23 мН / мЭто указывает на то, что растворимые побочные продукты, высвобождаемые поверхностью PE, влияют на свойства воды.

• Это показывает,Снижение угла контакта происходит не из - за повышения свободы поверхности, а из - за изменения поверхностного натяжения воды.Это приводит к искажениям традиционных методов оценки.

4. Последствия псевдоактивации для различных отраслей

4.1 Полупроводники и электроника (кристаллические круги, PCB, LCD)

• В производстве полупроводниковОци или AR плазменная очисткаИспользуется для удаления органических остатков и повышения адгезии.

• Если после плазменной обработкиФториды или побочные продукты окисленияРастворение в воде может изменить поверхностное натяжение воды, что приводит к неправильной оценке угла контакта.

4.2 Автомобильная промышленность (пластиковые компоненты и покрытия)

• PP, ABS и другие автомобильные пластмассы часто используют плазменную обработку для повышения адгезии покрытия.

• Исследование показало, что, хотяУсики водного соединения снижаются, но сцепление покрытия существенно не увеличиваетсяЭто указывает на возможность псевдоактивационного эффекта.

4.3 Применение в медицине и биотехнологии

• Биологические материалы, такие как PEEK и PTFE, модифицируются плазмой для улучшенияБиологическая совместимость и гидрофильностьА.

• Если плазменная обработка приводит к высвобождению мелких молекулярных веществ с поверхности,Изменение поверхностного натяжения жидкости организмаТаким образом, влияниеОценка взаимодействия клеток и биосовместимостиА.

5. Ограничения традиционных измерений угла соприкосновения

1. Невозможно отличить поверхностные изменения свободной энергии от изменений поверхностного натяжения жидкости

2. Предположим, что поверхностное натяжение воды является постоянным, а на самом деле может измениться

3. При измерении различных жидкостей возможны противоречивые результаты.

Метод систематического представления: метод Wilhelmy пластины + измерение угла контакта:

RealDrop ®/ TrueDrop ® Прибор для измерения угла контакта объединяет оптический угол контакта с механическим методом платиновой пластины для достижения интегрированного тестирования.

Шаг 1: Измерение поверхностного натяжения воды методом Wilhelmy

• Перед измерением угла контакта сначала используйте метод Wilhelmy.Изменяет ли плазменная обработка поверхностное натяжение водыА.

• Если поверхностное натяжение воды остается неизменным, измерение угла контакта может отражать изменения свободной энергии поверхности.

• Если поверхностное натяжение воды изменилось, необходимо провести дальнейший анализ ее происхождения.

Шаг 2: Измерение угла контакта

• Данные о углу контакта могут использоваться для оценки поверхностных характеристик твердых веществ только в том случае, если установлено, что поверхностное натяжение воды не изменилось.

Шаг 3: Дополнительные методы поверхностного анализа, при необходимости

В сочетании с другими средствами представления для углубленного анализа поверхностных модификаций:

• XPS (рентгеновский спектр фотоэлектронов)- Определение изменений химической базы поверхности после плазменной обработки.

• FTIR (инфракрасный спектр преобразования Фурье)- Обнаружение изменений молекулярной структуры поверхности.

• AFM (Атомный силовой микроскоп)- Анализ шероховатости поверхности и изменений формы на наноуровне.

7. Заключение

Традиционные методы оценки плазменной обработкиЗависимость от измерения угла контакта с водойНо егоПредположим, что поверхностное натяжение воды остается неизменным.. Однако, когда плазменная обработка приводит к тому, что поверхность выделяет растворимые побочные продукты, изменяя поверхностное натяжение воды, это вызываетпсевдоактивацияЭто приводит к вводу в заблуждение измерения угла контакта.

Во избежание неправильной интерпретации рекомендуется использоватьСистематический метод представленияА.

1. Вилхельми измеряет поверхностное натяжение воды.А.

2. Подтвердите, что поверхностное натяжение воды не изменилось, а затем измерьте угол контакта.А.

3. Полная характеристика в сочетании с методами поверхностного анализаА.